Сочинение на тему Теория Альберта Эйнштейна

15 мая 1935 года Альберт Эйнштейн в соавторстве со своими двумя научными сотрудниками – доктором наук Борисом Подольским и Натаном Розеном – в Институте перспективных исследований. Впервые опубликованная в «Физическом обзоре», статья была озаглавлена ​​«Можно ли считать квантово-механическое описание физической реальности завершенной?» И в целом называлась «ЭПР» из-за первых инициалов фамилий авторов, эта статья быстро стала основной в дебатах, как нынешних, так и старых, о правильной интерпретации квантовой теории. На самом деле, он входит в первую десятку всех статей, когда-либо опубликованных в журналах Physical Review, и EPR по-прежнему находится в верхней части списка наиболее цитируемых статей благодаря своей ключевой роли в развитии квантовой теории информации. Внутри самой статьи и в самой сути вопроса две квантовые системы объединены таким образом, чтобы связать как их пространственные положения в определенном направлении, так и их линейные импульсы в их соответствующих направлениях, даже когда системы нигде не находятся рядом с каждой из них. посмотри в космосе. В результате этого «запутывания» определение либо положения, либо импульса для одной системы будет фиксировать, соответственно, положение или импульс для другой.

Исходя из этого, они утверждают, что нельзя поддерживать как общепринятый взгляд на квантовую механику, так и полноту теории; по сути, только один из двух может быть правильным. В этом эссе описывается центральный аргумент этой статьи 1935 года, рассматриваются ее возможные решения и исследуется текущее значение вопросов, которые поднимаются в этой статье. К 1935 году в концептуальном понимании квантовой теории преобладали идеи Нильса Бора о взаимодополняемости, описанные в Копенгагенской интерпретации. Эти идеи были сосредоточены вокруг наблюдений и измерений, полученных в квантовой области, так как согласно теории наблюдение квантового объекта включает в себя физическое взаимодействие с измерительным устройством, которое неконтролируемым образом воздействует на обе системы. Лучшая картина для размышления – это аппарат для наблюдения за фотонами, пытающийся измерить положение электрона, где фотоны по своей природе ударяют электроны и перемещают их на некоторое расстояние.

Эффект, который это оказывает на измерительный прибор как «результат», можно прогнозировать только статистически, что приводит к наследованию ошибки в измерительной системе. Кроме того, эффект, испытываемый квантовым объектом, ограничивает то, какие другие величины можно измерить совместно с тем же уровнем точности, и в соответствии с принципом дополнительности в соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга, когда наблюдается положение объекта, на его импульс влияют некоторые неизвестная емкость. Таким образом, положение и импульс частицы не могут быть известны точно на одном уровне. Фактически аналогичная ситуация возникает для одновременного определения энергии и времени. Таким образом, взаимодополняемость требует учения о непостижимых физических взаимодействиях, которые, по словам Бора, также являются источником статистической природы квантовой теории.

Первоначально Эйнштейн был взволнован квантовой теорией и даже выразил горячую поддержку ее общему одобрению. Однако к 1935 году, признавая значительные достижения теории, его волнение переросло в нечто другое: разочарование. Его оговорки были в два раза. Во-первых, он чувствовал, что теория от всего сердца отказалась от исторической задачи естествознания, которая заключалась в предоставлении знаний об основных законах природы, независимых от наблюдателей или их наблюдений. Вместо этого в теории преобладающее понимание квантовой волновой функции заключалось в том, что она рассматривает только результаты любых измерений как вероятности, как указано в правиле Борна. На самом деле, теория никоим образом не упоминала, что, если вообще что-то, могло бы быть правдой, если бы не наблюдалось никакого наблюдения. То, что могут существовать законы для системы, подвергающейся наблюдению, но никакие законы, определяющие, как система ведет себя независимо от наблюдения, изображают квантовую теорию как нереальную в лучшем случае и ложную в худшем. Во-вторых, квантовая теория, как она определена в Копенгагенской интерпретации, была по существу статистической. Вероятности, встроенные в волновую функцию, были фундаментальными, и, в отличие от случая с классической механикой, они не понимались как простой случай перемещения десятичных дробей для получения все более и более точной точности в показаниях приборов. В этом смысле теория была недетерминированной, и Эйнштейн начал исследовать, насколько сильно квантовая теория связана с индетерминизмом и концепцией детерминизма в целом. Он задавался вопросом, можно ли, по крайней мере в принципе, приписать определенные свойства квантовая система при отсутствии измерений. Возможно ли, например, что распад атома действительно происходит в определенный момент времени, даже если такое определенное время распада не подразумевается квантовой волновой функцией?

Пытаясь ответить на такие вопросы, Эйнштейн начал спрашивать, было ли описание квантовой теории квантовых систем действительно полным. Другими словами, все ли физически значимые истины о системах могут быть получены из квантовых состояний? В ответ Бор и другие, сочувствующие его теории комплементарности, сделали смелые заявления не только о описательной адекватности квантовой теории, но и о ее «окончательности», утверждениях, которые закрепили черты индетерминизма, которые волновали Эйнштейна. Таким образом, взаимодополняемость стала целью Эйнштейна для расследования. В частности, у Эйнштейна были оговорки относительно неконтролируемых физических эффектов, превозносимых Бором в контексте измерительных взаимодействий, и их роли в определении интерпретации волновой функции. Соответственно, акцент EPR на полноте был направлен на поддержку этих оговорок особенно драматичным образом.

Текст EPR касается, в первую очередь, логических связей между двумя утверждениями. Первое утверждение состоит в том, что квантовая механика является неполной, а второе утверждение заключается в том, что несовместимые величины, такие как значение x-координаты положения частицы и значение линейного импульса той же частицы в направлении x, не могут иметь одновременную «реальность». «; другими словами, они не могут иметь одновременно реальные, дискретные значения. Авторы объявляют противоречие этих двух предположений своей первой предпосылкой: одно или другое должны соблюдаться. Отсюда следует, что если бы квантовая механика была полной, что указывало на то, что первое утверждение провалилось, то второе было бы верным; то есть несовместимые количества не могут иметь реальные значения одновременно. Кроме того, они исходят из второй предпосылки, что если бы квантовая механика была полной, то несовместимые величины, в частности координаты положения и импульса, действительно могли бы иметь одновременные реальные значения. Затем они заключают, что квантовая механика неполна по причинам, указанным выше. Этот вывод, безусловно, следует из их логики, так как в противном случае, если бы теория была законченной, возникло бы противоречие по одновременным значениям.

Чтобы установить эти две предпосылки более полно и конкретизировать их, чтобы не осталось никаких сомнений, ОРЭД начинается с обсуждения идеи полной теории. Здесь авторы предлагают только одно необходимое условие: чтобы теория была завершена, «каждый элемент физической реальности должен иметь аналог в физической теории». Хотя они не определяют «элемент физической реальности» явно в тексте, это выражение используется при обращении к значениям физических величин, таких как положения, импульсы и вращения, которые определяются базовым «реальным физическим состоянием». Картина, которую ЭПР строит в этом разделе, состоит в том, что квантовые системы имеют реальные состояния, которые присваивают значения определенным величинам, и в то время как авторы колеблются между утверждениями, что рассматриваемые величины имеют «определенные значения» или «существует ли элемент физической реальности, соответствующий количество », предположим, что принята более простая терминология. Если это предположение верно, система может быть определена как определенная, если эта величина имеет определенное значение; то есть, если реальное состояние системы назначает значение или «элемент реальности» количеству. Кроме того, без изменения реального состояния не будет изменений между значениями, присвоенными этим количествам. С этим пониманием сейчас, чтобы исследовать проблему полноты, главный вопрос, на который теперь должен ответить EPR, – это когда именно количество имеет определенную ценность. Для этого они предлагают минимально достаточное условие: если, без какого-либо вмешательства в систему, возможно предсказание с абсолютной достоверностью значения физической величины, то должен существовать хотя бы один элемент реальности, соответствующий этой величине. , Это условие для «элемента реальности» известно как критерий реальности ЭПР, и в качестве иллюстрации ЭПР указывает на конкретный случай, когда решение квантовой волновой функции является собственным состоянием, поскольку в собственном состоянии соответствующее собственное значение имеет вероятность одного. Таким образом, он имеет определенное значение, которое можно определить и, следовательно, предсказать с абсолютной уверенностью, не нарушая систему. При таком понимании математика собственных состояний показывает, что если бы, например, значения положения и импульса для квантовой системы были определенными и, соответственно, элементами реальности, то описание, представленное волновой функцией системы, было бы неполный, поскольку никакая волновая функция не может содержать аналогов собственного значения для обоих элементов из-за общепринятых постулатов Гейзенберга. Следовательно, авторы проверяют первую предпосылку: либо квантовая теория неполна, либо не может быть одновременно реальных, «определенных» значений для несовместимых величин.